Vías de salida y manifestación de los ritmos biológicos

Una vez llevada a cabo la entrada de la información y haber atravesado por el marcapasos central, se transmite la información a otros centros neuroendocrinos y órganos periféricos mediante señales neurales, humorales y sistémicas para regular patrones de comportamiento, sueño-vigilia y temperatura corporal entre otros (Figura 2). Este proceso se realiza mediante proyecciones tanto directas como indirectas a otras regiones del cerebro y encéfalo. En concreto se dirigen a regiones hipotalámicas, área preóptica, cerebro anterior y tálamo como por ejemplo el eje hipotálamo-hipofisarios-suprarrenal o la glándula pineal (Corresponde a uno de los más estudiados) entre otros. (“Cronobiología Médica. Fisiol.

y Fisiopatol. Los Ritmos Biológicos,” 2009; Poza et al., 2018).

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1.3 La rutina diaria como zeitgeber

La sucesión de cambios luz-oscuridad corresponde a un proceso que ha condicionado el comportamiento y rutina humana históricamente. Sin embargo, hoy en día, el comportamiento humano ha variado viéndose obligado a adaptarse a un determinado estilo de vida social, familiar y ocupacional. Los zeitgebers sociales constituyen otro importante sincronizador de los ritmos circadianos humanos y se han definido como todas aquellas relaciones personales, demandas sociales o tareas que sirven para sincronizar los ritmos biológicos (Ehlers et al., 1988). Es por ello por lo que las actividades psicosociales, como el trabajo, la escuela, las comidas, el ejercicio y la recreación actúan como señales sociales o zeitgebers sociales (Elmore et al., 1994). La importancia de los ritmos sociales y de actividad en un estilo de vida constante y organizado es fundamental para contribuir en una mejora de la calidad del sueño y en su influencia del ritmo circadiano sueño-vigilia (Zisberg et al., 2010).

1.4 Cronodisrupción y ritmos circadianos en el envejecimiento

Se define la cronodisrupción (CD) como la ruptura de la relación de fase normal entre los ritmos circadianos internos y los ciclos de 24h del medio ambiente. Es una alteración relevante del funcionamiento del sistema circadiano; es decir del orden temporal interno de los ritmos circadianos bioquímicos, fisiológicos y del comportamiento, que causa la aparición de diferentes patologías, o que predispone a ellas (Garaulet & Madrid, 2010). La sociedad actual favorece un modo de vida con mayor actividad nocturna, disminución de las horas de sueño y, en ocasiones, desplazamientos horarios (tales como jet-lag o trabajo a turnos) que generan CD, la cual puede conducir a un envejecimiento prematuro.

Desde un punto de vista práctico, la CD se detecta como una reducción de la amplitud de los ritmos (Figura 4), a veces incluso como la pérdida total de los mismos, mientras que en otros casos se caracteriza por una desincronización interna que es un desfase anómalo entre diferentes ritmos que deben mantenerse sincronizados entre sí para que los procesos fisiológicos se mantengan inalterados.

(Lucas Sánchez et al., 2015; Ortiz-Tudela et al., 2012).

1.4 Envejecimiento de los ritmos circadianos

El sistema circadiano, al igual que el resto de las estructuras y órganos del organismo, se encuentra sujeto a una maduración y cambios desde el nacimiento del individuo hasta alcanzar una etapa adulta estable. Inevitablemente con el paso del tiempo, se comienza a alterar el correcto funcionamiento del reloj biológico y se producen alteraciones bidireccionales donde el envejecimiento altera los ritmos biológicos y una alteración de estos promueve una aceleración de los síntomas de envejecimiento (Figura 5) (Duffy et al., 2015).

Se espera que la población de adultos mayores de 65 años se duplique entre 2010 y 2050 pasando del 8% al 16% de la población mundial. Adicionalmente, la población de edad avanzada es muy susceptible a trastornos del sueño y se estima que el 42% de las personas mayores de 65 años presenta una disminución de la eficiencia del sueño, tiempo de sueño total y dificultades para conciliar y mantener el sueño. Por lo tanto, el envejecimiento, responsable de múltiples cambios y alteraciones a nivel fisiológico y comportamental incluido el sistema circadiano, implica un deterioro del estado de salud (Ancoli-Israel & Ayalon, 2006; Duffy et al., 2015; Lucas Sánchez et al., 2015).

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Figura 4: Comparación de los ritmos circadianos de adultos ancianos (Líneas rojas) y de adultos jóvenes (Líneas azules). Se observa una disminución de la amplitud en los ancianos, debido a la alteración de los ritmos en el envejecimiento.(Hood &

Amir, 2017).

Figura 5: Representación de la maduración del ritmo sueño-vigilia en humanos donde las barras azules y amarillas indican oscuridad y luz respectivamente. Cada día se representa de manera horizontal y la presencia de líneas indica un período de sueño. (A) Representación del ritmo sueño-vigilia en un recién nacido. (B) Ritmo sueño-vigilia en un adulto sano. (C) Ritmo sueño-vigilia en un anciano (Lucas Sánchez et al., 2015).

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Durante el envejecimiento se reduce la sincronización entre los ritmos endógenos y ambientales. Varios motivos pueden ser los desencadenantes de esta CD, entre ellos: Una disminución de la información luminosa que llega a nuestro reloj biológico mediante cambios que dependen de la claridad óptica del ojo, como por ejemplo una reducción del área pupilar y una pérdida de la capacidad de transmitir el espectro azul de la luz visible; Por otro lado encontramos deterioros con un papel importante como atrofia neuronal de los NSQ; El descenso de los niveles de melatonina nocturna asociada a un deterioro (Calcificación) de la glándula pineal (Figura 6) o una afectación de la integridad neuronal de las vías visuales (Lucas Sánchez et al., 2015). Dado que el ritmo vigilia-sueño y actividad-reposo se encuentran estrechamente ligados, las consecuencias clínicas de una exposición insuficiente a la luz se manifiestan sobre todo en un aumento de la latencia de sueño, fragmentación del sueño y somnolencia diurna.

Además, a nivel general se ha demostrado que la CD puede inducir aumentos de la incidencia en el deterioro cognitivo, enfermedades cardiovasculares y déficits sensoriales y motores entre otros (Ortiz-Tudela et al., 2012). La fragmentación e incremento del número de siestas así como la aparición del síndrome de avance de fase representan alteraciones frecuentes del ritmo vigilia-sueño en personas mayores (Madrid et al., 2009).

Figura 6: Cambios en la concentración sérica de melatonina con la edad. Actualmente se considera que el proceso de envejecimiento empieza alrededor de los 40 años junto con descensos en la producción de melatonina. El descenso se hace de manera proporcional desde la juventud hasta la vejez llegando a una producción mínima insuficiente para regular los ritmos circadianos (Escames & Acuña-Castroviejo, 2009).

La gran mayoría de trabajos se centran en el estudio de la relación entre la exposición lumínica, el estilo de vida y la CD en ancianos institucionalizados. Por ello, no existen suficientes investigaciones que pongan de manifiesto si el incremento de movilidad y exposición lumínica, junto con la socialización de ancianos que viven de manera autónoma y bajo su propia rutina diaria, sean capaces de actuar mejorando el ritmo circadiano sueño-vigilia reduciendo la aparición de la CD.

Por consiguiente, en el siguiente trabajo de fin de grado se pretende realizar un estudio de la interacción entre la estabilidad en la rutina diaria y una adecuada exposición lumínica de alumnos independientes y autónomos escolarizados en la Universidad abierta para Mayores (UOM) sobre las variables cronobiológicas y el ritmo circadiano sueño-vigilia.

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2. HIPÓTESIS Y OBJETIVOS

Hipótesis:

Uno de los principales problemas que afronta la población anciana reside en dificultades a la hora de conciliar y mantener el sueño. La fragmentación e inestabilidad presente se relaciona con alteraciones del sistema circadiano sueño-vigilia conduciendo a trastornos cronobiológicos asociados a cambios que se producen en el envejecimiento.

Un estilo de vida regular en cuanto a ritmos de actividad-reposo, exposición a la luz durante el día, horario de comidas y contactos sociales, unido a una alimentación equilibrada y a una calidad de sueño aceptable, es fundamental para evitar el desarrollo de CD y consecuentemente poder tener un envejecimiento más saludable.

Por lo tanto, cabe esperar que aquellos ancianos no dependientes y autónomos con una rutina diaria estable (como la de escolarización) y adecuada exposición a la luz durante el día y a la oscuridad durante la noche presentarán mejor ajuste del ritmo circadiano sueño-vigilia, una mayor calidad del sueño y por lo tanto una buena calidad de vida.

Objetivo principal:

El objetivo de este proyecto es estudiar el ritmo sueño-vigilia en ancianos sanos residentes en Mallorca, con una rutina diaria similar, dado que estaban escolarizados en la UOM en el mes de noviembre del 2020.

Objetivos específicos:

1) Evaluar de manera objetiva los parámetros circadianos de temperatura corporal periférica (TCP), actividad motora (AM) y la exposición de luz incidente (IL) e indirectamente del sueño registrado en alumnos de la UOM.

2) Calcular y analizar los índices principales de los parámetros cronobiológicos: regularidad, fragmentación, amplitud y robustez de los ritmos de TCP, AM e IL de los alumnos de la UOM.

3) Evaluar los cronotipos establecidos en los alumnos mediante el cuestionario de matutinidad-vespertinidad de Horne y Östberg y las agendas del sueño de los alumnos.

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3. METODOLOGÍA

3.1 Participantes

Se evaluó a 10 personas mayores y sanas con una media de edad de 65 años (Entre 61 y 84 años). Los participantes evaluados no presentaron problemas de movilidad, eran residentes en Mallorca en domicilios independientes y autónomos con una rutina diaria similar entre ellos ya que se encontraban escolarizados en la UOM de la Universidad de las Islas Baleares (UIB). De todos los posibles participantes se llevó a cabo una selección mediante unos rigurosos criterios que permitieron decidir si se podían incluir o excluir al estudio:

• Criterios de inclusión:

- Alumnos sanos y mayores de 60 años que formaban parte de la UOM y acudían a clase regularmente.

- Alumnos no institucionalizados, autónomos e independientes que residían en un domicilio solos.

- Alumnos que no presentaron deterioro cognitivo ni problemas de movilidad y que estaban de acuerdo con el consentimiento informado del Comité de Ética de la investigación de las Islas Baleares (CEI-IB).

• Criterios de exclusión:

- Alumnos que consumieran alcohol (>24 g/día en mujeres, >40 g/día en hombres) u otras drogas de abuso.

- Alumnos a los que se le diagnosticó trastorno de sueño o alguna enfermedad que altere el ritmo sueño-vigilia.

- Alumnos con alguna medicación que alterase el ritmo sueño-vigilia.

- Alumnos con movilidad reducida dependientes para las actividades de la vida diaria.

- Alumnos con algún trastorno orgánico y/o psiquiátrico diagnosticado.

A los alumnos que finalmente formaron parte del estudio se les comunicó los objetivos y procedimientos que se llevarían a cabo. Se firmó un consentimiento informado del CEI-IB en el que se indicaba que los alumnos que formaban parte del estudio podían abandonar en cualquier momento de manera voluntaria.

Los datos recopilados fueron acatados por la Ley Orgánica 15/1999 de Protección de Datos de Carácter Personal (BOE nº 298, de 14 de diciembre de 1999).

3.2 Institución

Los alumnos que participaron en el estudio vivían en su domicilio y se encontraban escolarizados en la UOM. De esta manera, se consiguió que los diferentes alumnos tuvieran un periodo de rutina similar entre ellos cuando asistían a la UOM (Tres días por semana y con un horario de 17h a 19h) sin estar sujetos el resto del tiempo libre a un horario regular entre ellos.

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3.3 Materiales e instrumentos

Uno de los objetivos centrales en este trabajo fue el de llevar a cabo un estudio y medición del funcionamiento del sistema circadiano humano en personas mayores dada su importancia en el mantenimiento de la salud. El principal desafío que aparece a la hora de evaluar el sistema circadiano humano reside en la dificultad del monitoreo de múltiples variables y su interferencia en la rutina diaria del individuo de estudio. El estudio del reloj circadiano de manera directa resulta imposible debido a su localización dentro del cerebro. Sin embargo, se pueden utilizar la manifestación de los ritmos que dependen de este reloj principal de manera fiable y cómoda como sistemas de referencia sin necesidad de emplear técnicas invasivas (Touitou & Haus, 1992). Adicionalmente, es importante que los ritmos a estudiar se puedan medir durante varios días completos con una gran frecuencia de muestreo para disminuir la variabilidad relacionada con el estilo de vida personal (Sarabia et al., 2008).

Este problema se solucionó gracias a la utilización de un dispositivo, el Kronowise KW6 (Kronowise©, Universidad de Murcia). Este dispositivo en forma de reloj de muñeca (Figura 7) corresponde a un multisensor que permite llevar a cabo la monitorización ambulante de diferentes parámetros circadianos de una forma no invasiva, cómoda y sin interferir en la rutina diaria del individuo. El dispositivo se colocó en la mano no dominante de todos los alumnos que formaron parte del estudio durante una semana de manera continua (Se retiraba puntualmente para aseo o higiene personal debido a posible daño electrónico).

Figura 7: Dispositivo multisensor de muñeca Kronowise KW6 (Kronowise©, Universidad de Murcia) utilizado para la obtención de los registros utilizados para evaluar los parámetros circadianos.

El dispositivo multisensor Kronowise KW6 es capaz de detectar la TCP (ºC), la IL en 3 bandas espectrales (Log Lux) (Luz visible, azul de 460–490 nm e infrarrojo, > 800 nm) y AM. La AM se detectó gracias a la presencia interna de un acelerómetro de tres ejes tipo MEMs, la TCP se detectó gracias a un sensor de temperatura tipo chip y la IL a la que los alumnos estaban expuestos se detectó gracias a un sensor de luz ambiental digital que permite la captación de las tres bandas espectrales.

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El registro de los datos se llevó a cabo cada 30 segundos y poseía una capacidad máxima de registro de 42 días y 20 horas, con posibilidad de recargar la batería por micro-USB junto con unos indicadores LED que muestran el estado de carga del dispositivo. Además, el dispositivo presentó un software específico para llevar a cabo la descarga y procesamiento de los datos que se han registrado.

Uno de los ritmos de referencia más empleado y caracterizado corresponde al ritmo de la temperatura corporal central (TCC), encargado de proporcionarnos un equilibrio entre la producción y pérdida de calor durante el día. En concreto, durante la noche (Período de descanso) se encuentran los valores de TCC más bajos mientras que durante el día (Período de actividad) se encuentran los valores máximos (Krauchi & Wirz-Justice, 1994). La descripción conocida de este ritmo junto con su importante correlación con el ritmo de sueño-vigilia lo hacen un ritmo muy adecuado para el estudio del sistema circadiano humano. Sin embargo, se ha propuesto la TCP como una sustitución del ritmo de TCC por presentar evidentes ventajas en la realización del registro. Al tratarse de un método más cómodo y menos intrusivo se consigue la obtención de un registro continuado durante un período prolongado con una mínima interrupción de las actividades diarias del individuo (Ortiz-Tudela et al., 2010;Sarabia et al., 2008). La TCP presenta una relación inversa a la TCC, alcanzando sus valores mínimos durante el día y máximos durante la noche, relacionados también con la intensidad y exposición lumínica. Así, una mayor IL está asociada con periodos de actividad y por tanto con una menor TCP (Bracci et al., 2016).

Puesto que la relación entre la TCP, la IL y el ritmo sueño-vigilia es tan importante, un correcto contraste lumínico con altas intensidades durante el día y nulas durante la noche son imprescindibles para evitar desajustes del ritmo sueño-vigilia (Ortiz-Tudela et al., 2012; Van Someren, 2004). Por otro lado, el registro de la AM, tradicionalmente evaluado exclusivamente con el estudio del sueño y sus alteraciones, se puede estudiar mediante actigrafía. La actigrafía corresponde a un método de medida del ciclo sueño-vigilia no invasivo en el que se obtienen actogramas que representan períodos donde el individuo está activo y no activo (Dormido). Normalmente, como se realizó en este estudio, el dispositivo que contaba con un acelerómetro para la detección de la actividad se colocó en la muñeca de la mano no dominante (Ortiz-Tudela et al., 2010). Los ritmos marcadores comentados anteriormente corresponden a ritmos completamente fiables, sin embargo, es conveniente el registro de otras variables como la IL que puedan ejercer un efecto modulador sobre los ritmos comentados. Por ello, se recomienda registrar más de un ritmo marcador con el fin de corregir posibles imprecisiones en las variables de estudio.

Una vez se ha producido el registro de todas las variables en un período de tiempo de una semana, se recogieron los dispositivos Kronowise (KW6) y se extrajeron los datos. Se utilizó el software Kronoware desarrollado por el Laboratorio de Cronobiología de la Universidad de Murcia que permite una representación de las variables estudiadas a nivel gráfico (Figura 8A) o en forma de tabla de datos. En primer lugar, se realizó una inspección visual de las variables obtenidas con el fin de confirmar que los registros se hubieran llevado a cabo adecuadamente. Una vez se revisaron los registros se eliminaron todos aquellos períodos temporales de la secuencia de tiempo en la que un participante no llevaba puesto el dispositivo. Una vez que todos los archivos habían sido modificados, el software Kronoware nos ofrecía la posibilidad de calcular los principales parámetros usados en los estudios cronobiológicos. El análisis de datos nos mostraba los principales parámetros de las variables TCP (ºC), IL (Log lux), AM (Suma G en 30 seg) y el tiempo en movimiento (s/30 s) y los respectivos parámetros calculados (Figura 8B) (Madrid Pérez & Rol de Lama, 2015).

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Figura 8: Utilización del software Kronoware donde: (A) Representación visual de las variables estudiadas con el dispositivo Kronowise (KW6). Además de la representación total del registro se puede complementar con una visualización concreta de un período temporal y un cambio de las variables a observar. (B) Análisis de datos paramétrico y no paramétrico realizado por el software.

El análisis realizado por el software Kronoware nos arroja los siguientes parámetros circadianos calculados:

- Media y desviación estándar (SD) de las diferentes variables registradas.

- Índice de estabilidad interdiaria (IS): Índice que pone de manifiesto la regularidad del ritmo entre días.

Su rango oscila entre 0 (Mínima regularidad) y 1 (Máxima regularidad).

- Índice de variabilidad intradiaria (IV): Índice que muestra la fragmentación del ritmo. Su rango oscila entre 0 (Variable estudiada con una mínima fragmentación y por tanto se ajusta perfectamente a la onda cosenoidal) y 2 (Variable estudiada con una máxima fragmentación).

- Amplitud relativa (RA): Para poder calcular la amplitud relativa en el caso de la TCP se requiere de la diferencia entre M5 (5 horas consecutivas de valores máximos) y la L10 (10 horas consecutivas de valores mínimos) entre la suma de M5 y L10. Por el otro lado, tanto para la AM, tiempo en movimiento y la IL, se requiere de la diferencia entre M10 (10 horas consecutivas de valores máximos) y L5 (5 horas consecutivas de valores mínimos) entre la suma de M10 y L5. En todos los casos, una amplitud elevada resulta un indicador de un buen ritmo.

- Índice de función circadiana (CFI): Índice que muestra la robustez de un ritmo calculado a través de la IV, IE y AR. Su rango oscila entre 0 (Poca robustez, no hay ritmicidad circadiana) y 1 (Mucha robustez) (Ortiz-Tudela et al., 2010).

Los ritmos que se pretenden estudiar no siguen siempre un ritmo cosenoidal, es por ello por lo que se realizó un análisis no paramétrico basado en el cálculo el CFI. Todos los parámetros expuestos anteriormente se obtuvieron de forma individual para cada uno de los 10 alumnos de estudio. A partir de estos valores es posible obtener el promedio de todos los alumnos para los diferentes parámetros y expresarse como media ± SD.

A B

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• Cuestionario de matutinidad-vespertinidad de Horne y Östberg

La mayoría de las personas poseen diferentes preferencias horarias cuando se realizan actividades diarias y, por tanto, presentan diferente capacidad para estar activos y alerta durante el día. Esta característica diferenciativa entre personas se denomina cronotipo. El cronotipo de una persona se puede clasificar en 3 tipos: El matutino (Madrugador), vespertino (Nocturno o trasnochador) e indefinido. El cronotipo matutino es característico de personas activas durante las primeras horas del día y que tienden a levantarse y dormir temprano desarrollando gran parte de su actividad física y mental por las mañanas.

En contraposición, encontramos el cronotipo vespertino, con un estado de alerta y actividad hacia horas tardías de la noche (Incluso las primeras horas del día siguiente). Se caracterizan por presentar una mayor actividad hacia las horas finales del día y primeras de la noche. Finalmente encontramos el cronotipo indefinido con unas características intermedias y una capacidad de adaptación sin dificultad a cualquier horario. (Martin et al., 2012; Ortega et al., 2018).

La determinación del cronotipo se realizó mediante el cuestionario de matutinidad-vespertinidad de Horne y Östberg (1976) (Horne & Ostberg, 1976). El cuestionario consta de 19 preguntas sobre horarios de realización de actividades cotidianas y las preferencias del sujeto a la hora de realizar actividades. El cuestionario posee un sistema de puntuación determinado por las 19 preguntas anteriores que oscila desde 16 (Mínima puntuación) hasta 86 (Máxima puntuación). Con esta puntuación se establecen los diferentes cronotipos: Vespertino: <41 puntos; intermedio: Entre 42-58 puntos y matutino: >59 puntos

La determinación del cronotipo se realizó mediante el cuestionario de matutinidad-vespertinidad de Horne y Östberg (1976) (Horne & Ostberg, 1976). El cuestionario consta de 19 preguntas sobre horarios de realización de actividades cotidianas y las preferencias del sujeto a la hora de realizar actividades. El cuestionario posee un sistema de puntuación determinado por las 19 preguntas anteriores que oscila desde 16 (Mínima puntuación) hasta 86 (Máxima puntuación). Con esta puntuación se establecen los diferentes cronotipos: Vespertino: <41 puntos; intermedio: Entre 42-58 puntos y matutino: >59 puntos

In document Efecto de la estabilidad en la rutina diaria y una adecuada exposición lumínica durante el día sobre el ritmo circadiano de sueño-vigilia en una población anciana no institucionalizada (sider 10-0)